JP6277698B2 - 車両用投影装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のフロントガラス又はコンバイナを介して車外から運転者に向けて入射する入射光の、強度のばらつきを抑制する投影を行う車両用投影装置に関する。

従来、車両のフロントガラスを介して車外から運転者に向けて入射する入射光の強度のばらつきを抑制して、運転者が車外を見た際の視認性を向上させることが種々提案されている。例えば、フロントガラスに防眩用のアクリル板を移動可能に備えた車両において、ヘッドレストに複数設けられた光センサの検出信号が同程度に減少するように、前記アクリル板の位置を調整する装置が提案されている。この場合、ヘッドレストの左右等における眩しさのバランスを取ることができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１１２５２４号公報

ところが、特許文献１に記載の装置では、防眩用アクリル板によって入射光の強度を減少させることしかできず、元々入射光の強度の低い部分、すなわち物陰等の暗い部分を見易くすることはできなかった。言い換えれば、特許文献１では光の強度を減少させる防眩用アクリル板を使用しているため、入射光の強度を部分的に減少させることはできても、入射光の強度を増加させることはできなかった。

そこで、本発明は、フロントガラス又はコンバイナから運転者に導かれる光の強度を増加させて、車外から入射する入射光の強度の低い部分に対する視認性を向上させることのできる車両用投影装置を提供することを目的としてなされた。

前記目的を達するためになされた本発明の車両用投影装置では、投影手段は、車両のフロントガラス又はコンバイナに、そのフロントガラス又はコンバイナに反射された反射光が運転者に導かれる位置から光を照射することにより、前記フロントガラス又はコンバイナに虚像を投影する。照射制御手段は、この投影手段を制御して、前記フロントガラス又はコンバイナ上の所定範囲の全域に光を照射する。この制御によって、前記所定範囲における前記反射光は、車外から前記所定範囲を通って運転者に向けて入射する車外の情景を現す入射光に重畳する。すると、グラスマンの法則により、前記所定範囲から運転者に導かれる光の強度は前記情景を現す入射光の強度と前記反射光の強度とを加算した値となる。

このため、車外から入射する入射光の強度が相対的に低い部分（例えば、トンネルの出口などで遠方に非常に明るい領域が存在する場合において、車両の近傍のトンネルの暗がりなど）が前記所定範囲と重なっていれば、その部分から運転者に導かれる情景を現す光は、全体的に光の強度が増加されて明るく見え、車外から入射する入射光の強い部分に合わせて瞳孔が収縮した状態でも、前記部分に対する視認性が向上する。すなわち、車両のフロントガラス又はコンバイナを介して車外から運転者に向けて入射する入射光のばらつきが抑制される。このため、運転者が車外を見た際の視認性が、前記フロントガラス又はコンバイナの全域に亘って向上する。

実施形態の車両用投影装置を搭載した車両の構成を表す模式図である。 その車両用投影装置の動作例を表す説明図である。 その動作例の原理を表す説明図である。 その原理の応用例を模式的に表す説明図である。 前記車両用投影装置の構成を表すブロック図である。 その車両用投影装置における処理を表すフローチャートである。 前記処理で使用されるライトアップマスクの形状を表す説明図である。 前記処理の効果を具体例を挙げて表す説明図である。 前記処理の効果を他の具体例を挙げて表す説明図である。

［実施形態の構成及び基本動作］
次に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。図１に示すように、本実施形態が適用された車両１は、フロントガラス３の内側に、当該フロントガラス３と平行なコンバイナ５を備えている。なお、コンバイナ５は、フロントガラス３の内側面に密着して設けられていてもよく、間隔を開けて設けられていてもよい。コンバイナ５の下方には、図示省略したダッシュボードに支持されたヘッドアップディスプレイ７が設けられている。

このヘッドアップディスプレイ７から照射されてコンバイナ５に反射された反射光Ｌ１は、フロントガラス３及びコンバイナ５を介して車外から入射する入射光Ｌ２に重畳して、運転者Ｄに導かれる。また、コンバイナ５は、透過率が「低」に設定されて防眩可能な状態と、透過率が「高」に設定された透明な状態とに切換可能ないわゆる防眩コンバイナである。また、フロントガラス３の上方の車室内には、フロントガラス３越しに車外を撮影するカメラ９が設けられている。

このように構成された車両１では、防眩コンバイナとして機能するコンバイナ５と、ヘッドアップディスプレイ７とを備えたことにより、例えば図２に例示するような動作をさせることができる。すなわち、太陽Ｓからの入射光Ｌ２がフロントガラス３及びコンバイナ５を介して入射している場合は、コンバイナ５の透過率を「低」に設定して太陽Ｓからの入射光Ｌ２の強度を減少させる。ただし、道路Ｒの左右両脇には、図示省略した建物等があり、日陰になって見えにくい範囲がある。すなわち、道路Ｒの左右両脇は、フロントガラス３及びコンバイナ５を介して車外から運転者Ｄに向けて入射する入射光Ｌ２の強度が他の範囲に比べて低い範囲であると推定される。

そこで、道路Ｒの左右両脇から運転者Ｄに向かう入射光Ｌ２が透過するコンバイナ５の範囲に、図２に示すようなライトアップマスク５１をヘッドアップディスプレイ７を介して投影すれば、その部分が見易くなる。なお、ライトアップマスク５１は、例えば図２に示すような直角三角形状の範囲内に、均等に分散した離散的な複数の光点からなる白色光を、ヘッドアップディスプレイ７から照射して構成される。

そのような処理によって車外の景色に対する視認性が向上する原理を説明する。図３（Ａ）は、何ら対策を行っていない状態を表しており、入射光Ｌ２の強度は、１０² 〜１０⁶ ｌｘの広い範囲Ａ１に亘って分布している。図３にも示すように、真夏の直射日光が１０⁵ ｌｘ、日向の明るさが１０⁴ ｌｘ、日陰の中が１０² ｌｘ、等といった具合に、晴天時の入射光Ｌ２の強度は広い範囲に分布している。

なお、図３（Ａ）において、範囲Ａ２が晴天時に人間が見ることのできる限界であり、範囲Ａ３は眩しくて見えない範囲を表し、範囲Ａ４は暗くて見えない範囲を表している。１０⁶ ｌｘ程度の入射光Ｌ２があると、１０³ ｌｘ以下の入射光Ｌ２は認識されにくくなる。

ここで、コンバイナ５の透過率を「低」に設定すると、図３（Ｂ）に示すように全体的に入射光Ｌ２の強度が減少して、範囲Ｂ１に入射光Ｌ２が分布するようになる。すると、瞳孔が開くことによって、人間が見ることのできる限界も、範囲Ｂ２として示すように１０² ｌｘ程度まで広がる。ただし、コンバイナ５はその全面に亘って入射光Ｌ２の強度を減少させるので、範囲Ｂ３で示す部分が暗くしたために見えなくなる。

そこで、コンバイナ５のうち、範囲Ｂ３に属する強度の入射光Ｌ２が多く透過する範囲に前述のようにな離散的な白色光をヘッドアップディスプレイ７から照射すると、その反射光Ｌ１が入射光Ｌ２に重畳する。その結果、グラスマンの法則により、前記範囲から運転者Ｄに向かって導かれる光の強度は入射光Ｌ２の強度と反射光Ｌ１の強度とを加算した値となる。このため、図３（Ｃ）に示すように、運転者Ｄに導かれる光の全てが範囲Ｃ１に収まり、人間が見ることのできる限界を表す範囲Ｃ２と一致する。

すなわち、図２の例においてライトアップマスク５１が投影された範囲では、その部分から運転者Ｄに導かれる光のコントラストは変化しないが、全体的に均等に光の強度が増加され、視認性が向上する。したがって、道路Ｒの左右両脇における影の部分の視認性も向上する。

図４の模式例では、暗い色の円の中心に、それよりは若干明るい色の円を描いており、両者の境界に対する視認性は低い。しかし、図４における上半分に白い点を離散的に配置することにより、その部分から目に届く光の強度が全体的に増加して、暗い色の円と若干明るい色の円との境界に対する視認性が向上する。なお、図４は、印刷物であり、印刷物の画像は減算色で表現されるため、効果が分かり難いが、ヘッドアップディスプレイ７の投影画像は加算色で表現されるため、一層効果が顕著になる。

このように、図２に例示したようにコンバイナ５及びヘッドアップディスプレイ７を制御することで、太陽Ｓの眩しさを解消し、かつ、道路Ｒの左右両脇における影の部分の視認性も向上させることができる。すなわち、フロントガラス３及びコンバイナ５を介して車外から運転者Ｄに向けて入射する入射光Ｌ２のばらつきが抑制され、運転者Ｄが車外を見た際の視認性がコンバイナ５の全域に亘って向上する。

［実施形態の制御］
前記原理に基づいて車両１において実行される処理について、更に詳細に説明する。図５に示すように、本実施形態の車両用投影装置は、前述のカメラ９、コンバイナ５及びヘッドアップディスプレイ７（ＨＵＤ）を、ＥＣＵ１１に接続した構成を備えている。なお、ＥＣＵ１１はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（いずれも図示せず）を備えた制御装置として構成され、このＥＣＵ１１には、更にカーナビゲーション装置１３（カーナビ）も接続されている。

そして、車両１の走行中、ＥＣＵ１１に内蔵されたＣＰＵは、同じくＥＣＵ１１に内蔵されたＲＯＭに記憶されたプログラムに基づき、図６に示す処理を繰り返し実行する。図６に示すように、この処理では、先ずＳ１（Ｓはステップを表す：以下同様）にて、カメラ９から取得される撮影画像のデータに基づき、車外の明暗の差が判断される。車外の明暗の差、すなわち入射光Ｌ２の強度の差が３桁未満の場合は（Ｓ１：３桁未満）、制御の必要性が少ない。そこで、その場合、処理はＳ３へ移行し、コンバイナ５の透過率が「高」に設定されて処理が一旦終了する。

一方、明暗の差が３桁以上の場合は（Ｓ３：３桁以上）、Ｓ５にてコンバイナ５の透過率が「低」に設定される。続くＳ７では、カーナビゲーション装置１３から取得されるナビ情報、具体的には車両１が走行中の場所（現在位置情報）に応じて、ライトアップマスクの選択がなされる。

本実施形態では、図７に示すような種々のパターンのライトアップマスク５１〜５４が用意されており、Ｓ７では例えば次のようにしてライトアップマスクが選択される。図７（Ａ）に示す２つで１組のライトアップマスク５１は、直角な角を左右の下隅に配して対向配置された一対の直角二等辺三角形の形状を有している。このようなライトアップマスク５１は、前述のように道路Ｒの左右両脇を見易くするといった特徴を有し、郊外や一般的な道路Ｒの走行時に選択される。

図７（Ｂ）に示すライトアップマスク５２は、コンバイナ５の下方に配置されて、そのコンバイナ５の全幅に亘る幅の長方形の形状を有している。このようなライトアップマスク５２は、空以外の部分を見易くするといった特徴を有し、都市部の走行時に選択される。なお、都市部では、夜間には下方の方が明るい場合があるので、その場合、ライトアップマスク５２はコンバイナ５の上方に配置されてもよい。

図７（Ｃ）に示すライトアップマスク５３は、コンバイナ５の中心に配置されて、横長の楕円形形状を有している。このようなライトアップマスク５３は、車両１の進行方向を見易くするといった特徴を有し、高速道路の走行時に選択される。なお、このライトアップマスク５３の変形例として、中心へ行くにしたがって段階的に白色光の照射量が減る楕円形のライトアップマスク５３Ａ（図８参照）も考えられる。

図７（Ｄ）に示すライトアップマスク５４は、コンバイナ５の中心に配置されて、上下左右ともコンバイナ５より小さい長方形の形状を有している。このようなライトアップマスク５４は、トンネルにおいて先行車両（すなわち中心部）を見易くするといった特徴があるので、トンネル走行時に選択される。

図６に戻って、Ｓ７でこのようにナビ情報に応じたライトアップマスクの選択がなされると、Ｓ９にて、そのライトアップマスクに応じた位置に、ヘッドアップディスプレイ７による前記白色光の照射がなされ、処理が一旦終了する。

［実施形態の効果及びその変形例］
このため、本実施形態では、前述のように影等で見えにくい範囲の視認性をヘッドアップディスプレイ７による増光で向上させる処理を、車両１が走行中の場所に応じて実行することができる。すなわち、車両１が走行中の場所に応じて、フロントガラス３及びコンバイナ５を介して入射する入射光Ｌ２の強度が他の範囲に比べて低いと推定される範囲が決まるので、その範囲に応じたライトアップマスクの選択が可能となる。

例えば、高速道路等の走行時には、ライトアップマスク５３が選択される。また、そのような道路Ｒの走行時には、図８に例示するように、中心へ行くにしたがって段階的に白色光の照射量が減る楕円形のライトアップマスク５３Ａが選択されてもよい。先行車両Ｃからの入射光Ｌ２が十分な強度を有している場合は、このように、中心における白色光照射量が少ない方が当該先行車両Ｃに対する視認性が向上する場合がある。また、このようなライトアップマスク５３Ａが使用されることにより、道路Ｒの脇に立設された壁Ｗ等によって視野の外周部に影Ｋが形成されても、その影Ｋの部分からの入射光Ｌ２の強度を前述のように増加させて、その部分の視認性を向上させることができる。

また、トンネル走行時には、図９に例示するようにライトアップマスク５４が選択される。その場合、トンネルを構成する壁Ｗによってトンネルの出口Ｏを除く視野のほぼ全域に影Ｋが形成されるが、コンバイナ５の中心部におけるライトアップマスク５４の投影箇所から運転者Ｄに導かれる入射光Ｌ２の強度を増加させることができる。その結果、視野の中心に配置された先行車両Ｃに対する視認性を向上させることができる場合がある。

なお、前記実施形態おいて、ヘッドアップディスプレイ７が投影手段に、ＥＣＵ１１が照射制御手段及び範囲設定手段に、カーナビゲーション装置１３が状態検出手段に、ライトアップマスク５１〜５４がパターンに、それぞれ相当する。また、ＥＣＵ１１の処理のうち、Ｓ７が範囲設定手段に、Ｓ９が照射制御手段に、それぞれ相当する処理である。

また、本発明は前記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、コンバイナ５の全域に亘って、面状の（いわゆるベタの）弱い白色光をヘッドアップディスプレイ７から照射してもよい。すなわち、特許請求の範囲に記載の所定範囲は、フロントガラス又はコンバイナの全域であってもよい。また、所定範囲に照射される光は必ずしも離散的でなくてもよく、前記のように面状の光であってもよい。その場合も、運転者Ｄに導かれる光の強度が全体的に増加し、一応の効果が得られる。更に、所定範囲に照射される光の照度又は照射点密度は、その所定範囲に均等に分散していなくてもよく、例えばグラデーションを有していてもよい。

ただし、前記実施形態のように、均等分散した離散的な白色光の照射がなされた方が、車外から入射する入射光Ｌ２のコントラストを低下させる懸念が少なく、一層良好に視認性を向上させることができる。また、白色光の照射範囲（ライトアップマスク５１〜５４）も、前記実施形態のように、車両１の周囲の状態に応じて設定された方が、より効果的である。すなわち、その場合、十分な強度の入射光Ｌ２が入射している箇所に更にコンバイナ５から白色光が照射されたり、逆に、入射光Ｌ２の強度が不足している箇所にコンバイナ５からの白色光の照射が十分になされなかったりすることが抑制される。また、車両１の周囲の状態として、車速が参照され、その車速に応じてライトアップマスクの大きさや形状が変更されてもよい。

また、コンバイナ５に照射される光は必ずしも白色光でなくてもよい。例えば、空の青色が眩しいときはヘッドアップディスプレイ７から青色光を照射してもよく、夜間でオレンジ色の外灯が点灯しているときはヘッドアップディスプレイ７からオレンジ色の光を照射してもよい。更に、コンバイナ５に照射される光は灰色であってもよい。また更に、コンバイナ５に照射される光の強度は、車両周囲の状況（例えば、場所，全体的な明るさ，車速等）に応じて変更されてもよい。同様に、コンバイナ５の透過率や大きさも、車両周囲の状況（例えば、場所，全体的な明るさ，車速等）に応じて変更されてもよい。

更に、前記実施形態では、予め用意されたライトアップマスク５１〜５４の中から適切なものを選択しているので、処理を簡略化することができる。なお、ライトアップマスクは、例えばライトアップマスク５１など、１種類のもののみが使用されてもよい。また、コンバイナ５は、必ずしも透過率を変更可能でなくてもよく、コンバイナ５はなくてもよい。すなわち、フロントガラス３にヘッドアップディスプレイ７から直接投影がなされてもよい。

ただし、前述のように透過率を変更可能なコンバイナ５を利用することにより、一層良好に車外の視認性を向上させることができる場合がある。この場合、コンバイナ５の透過率を「低」に設定することによる光の減算と、ヘッドアップディスプレイ７による光の加算とを組み合わせることができる。また、コンバイナ５の透過率を「低」に設定することにより、図３（Ａ）から図３（Ｂ）への変化で説明したように、瞳孔を開かせて視認性を向上させることができる場合がある。更に、コンバイナ５の透過率が３つ以上の段階に設定可能であれば、車外の視認性を一層良好に向上させることができる場合がある。また更に、これらの前記実施形態に対する変更は、任意に組み合わせることができる。

１…車両 ３…フロントガラス
５…コンバイナ ７…ヘッドアップディスプレイ
９…カメラ １１…ＥＣＵ
１３…カーナビゲーション装置 ５１，５２，５３，５３Ａ，５４…ライトアップマスク

Claims (4)

1. 車両のフロントガラス（３）又はコンバイナ（５）に、そのフロントガラス又はコンバイナに反射された反射光が運転者に導かれる位置から光を照射することにより、前記フロントガラス又はコンバイナに虚像を投影する投影手段（７）と、
   前記投影手段を制御して、前記フロントガラス又はコンバイナ上の所定範囲の全域に均等分散した離散的な複数の光点として運転者に視認される白色光の照射を行わせる照射制御手段（１１，Ｓ９）と、
   を備え、
   前記所定範囲は、前記フロントガラス又はコンバイナを介して車外から運転者に向けて入射する入射光の強度が他の範囲に比べて低いと推定される範囲に設定され、
   前記照射制御手段は、前記投影手段を制御することにより、前記所定範囲における前記反射光を、車外から前記所定範囲を通って運転者に向けて入射する前記車外の情景を現す入射光に重畳させ、前記所定範囲から運転者に導かれる光の合計の強度を増加させることで、前記フロントガラス又はコンバイナの前記所定範囲越しに前記運転者が視認する前記車外の情景をより明るく見せることを特徴とする車両用投影装置。
2. 更に、
   車両周囲の状態を検出する状態検出手段（１３）と、
   前記状態検出手段が検出した状態に応じて前記所定範囲を設定する範囲設定手段（１１，Ｓ７）と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両用投影装置。
3. 前記範囲設定手段は、前記所定範囲の配置パターンとして予め用意された複数のパターン（５１，５２，５３，５３Ａ，５４）の中から、前記状態に応じたものを選択することを特徴とする請求項２に記載の車両用投影装置。
4. 前記投影手段は、前記コンバイナに光を照射し、
   前記コンバイナは、透過率を変更可能に構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用投影装置。